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특정 호르몬이 다른 호르몬의 생합성을 억제하거나 촉진하는 상호작용의 대표적인 예시는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 생명체에서 호르몬은 독립적으로 작용하기보다는 서로 길항적 또는 협력적 관계를 맺으며, 어떤 호르몬은 다른 호르몬의 생합성 자체를 억제하거나 촉진하는 방식으로 생리 기능을 정교하게 조절하게 됩니다. 대표적인 예시로는 식물에서의 앱시스산과 지베렐린이 있는데요, ABA는 종자 발아 억제 호르몬으로, 지베렐린의 생합성을 억제합니다. 반대로 지베렐린은 ABA의 효과를 상쇄하면서 발아를 촉진하는 방향으로 작용하며 이 길항 관계는 종자의 휴면과 발아 조절에서 핵심적인 역할을 합니다.다음으로 동물에서의 대표적인 예시로는 에스트로겐과 FSH, LH가 있는데요, 초기에는 에스트로겐이 뇌하수체의 FSH 생합성을 억제하지만, 일정 수준 이상에 도달하면 LH 생합성을 급격히 촉진하여 배란을 유도하는데, 즉 같은 호르몬이라도 농도와 맥락에 따라 억제와 촉진 두 가지 작용을 보이는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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식물 호르몬은 극미량으로 작용함에도 불구하고 강력한 생리적 효과를 나타내는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 식물 호르몬이 극히 미량으로도 강력한 생리적 효과를 나타내는 이유는 크게 민감한 수용체 체계, 신호 증폭 메커니즘, 그리고 네트워크적 상호작용에 의해 설명 가능한데요, 우선은 높은 친화도의 수용체 단백질이 존재하기 때문에 호르몬 농도가 매우 낮아도 특정 수용체가 이를 인식할 수 있습니다. 예를 들어, 옥신이나 앱시스산(ABA) 같은 호르몬은 나노몰(nM) 수준의 농도에서도 수용체와 결합하여 반응을 유도할 수 있는데요 이처럼 미량의 호르몬도 수용체에 포착될 수 있다는 점이 기본적인 민감성의 원인입니다.또한 호르몬 신호는 신호 전달 경로에서 증폭되는데요 하나의 호르몬 분자가 수용체에 결합하면, 이후 단백질 인산화, 2차 신호 분자, 전사 인자의 활성화를 거치며 수많은 하위 반응이 연쇄적으로 일어납니다. 이 과정에서 단일 호르몬-수용체 결합이 세포 내 수천 개의 반응을 유도할 수 있어, 소량으로도 큰 효과가 나타납니다. 게다가 식물 호르몬은 다른 호르몬과의 상호작용을 통해 복합적인 생리 조절을 수행하는데요 예를 들어, 옥신과 사이토키닌은 세포 분열과 분화에서 상반되거나 협력적인 작용을 하며, ABA는 지베렐린과 상반되게 종자 발아를 조절합니다. 이렇게 네트워크적으로 작용하기 때문에 특정 호르몬의 미량 변화만으로도 전체 생리적 균형이 크게 달라질 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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야생 고릴라는 왜 멸종 위기에 쳐했나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 야생 고릴라가 멸종 위기에 처한 이유는 자연적 요인보다는 인간 활동에 의한 압력이 가장 큰데요 국제자연보전연맹(IUCN)도 대부분의 고릴라 아종을 심각한 멸종 위기로 분류하고 있습니다.우선 고릴라는 중앙아프리카의 열대우림에 주로 살지만, 벌목, 농업 확장, 광산 개발로 숲이 급격히 줄어들고 있는데요 특히 콜탄과 같은 광물 채굴로 인해 서식지가 파편화되어 개체군이 고립되고 있으며 숲이 잘려 나가면 먹이 자원도 감소하고, 무리 간 교류가 단절되어 유전적 다양성이 줄어들게 되었습니다. 또한 말씀해주신 것처럼 일부 지역에서는 고릴라 고기가 부시미트로 불법 거래되며, 전통적으로 소비되기도 하는데요, 새끼 고릴라는 애완동물로 팔리기 위해 어미가 사냥당하는 경우도 많으며 이는 개체군의 직접적인 감소를 초래합니다. 이와 함께 기후 변화로 숲의 구조와 먹이 자원이 바뀌면서 고릴라가 적응하기 어려운 환경이 생겨나는데요, 특히 산악 고릴라는 온도 상승으로 서식지가 점차 줄어드는 압박을 받고 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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앱시스산이 기공의 개폐를 조절하여 수분 스트레스에 어떻게 대응하도록 하는지 설명할 수 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 식물은 기공을 통해 이산화탄소(CO₂)를 받아들이고 수증기(H₂O)를 방출하면서 광합성과 기체 교환을 하는데요, 하지만 가뭄이나 토양 수분 부족 상황에서는 수분 손실을 줄이는 것이 생존에 가장 중요하기 때문에, 이때 작용하는 대표적인 호르몬이 바로 앱시스산(ABA)이라고 할 수 있습니다.뿌리와 잎의 세포가 토양 수분 부족을 감지하면 ABA가 빠르게 합성 및 축적되는데요, ABA는 잎의 공변세포로 이동하여 기공 조절을 유도합니다. ABA는 공변세포에서 여러 신호전달 과정을 거쳐 기공을 닫히게 하는데요, 우선 ABA가 수용체에 결합하면 Ca²⁺ 농도 상승과 함께 K⁺ 채널 억제 및 Cl⁻, NO₃⁻ 방출을 유도하는데 이때 이온이 빠져나가면서 공변세포의 삼투 potential이 감소합니다. 삼투압이 낮아진 공변세포는 세포 내 물을 잃고, 팽압이 줄어드는데요 그 결과, 공변세포가 수축하여 기공이 닫히게 됩니다. 또한 ABA 신호는 공변세포 내에서 활성산소종(ROS) 과 세포질 pH 상승을 유도하며, 이는 이온 채널 조절과 기공 닫힘 반응을 강화하는데요, 기공이 닫히면 증산을 통한 수분 손실이 급격히 줄어들며 동시에 광합성에 필요한 CO₂ 유입도 줄지만, 식물은 일시적으로 생존을 우선하기 위해 광합성 효율보다 수분 보존을 선택하게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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왜 사람은 걸을때 양팔을 앞뒤로 움직이나요?
안녕하세요. 우리가 걷는 동안 팔을 앞뒤로 흔드는 것은 단순한 습관이 아니라 생체역학적 효율과 균형 유지에 중요한 역할을 하는데요, 우선 가장 중요한 이유는 '균형 유지'입니다. 걸을 때 다리는 큰 진동과 회전 운동을 만드는데요, 이때 팔을 반대 방향으로 움직이면, 상체의 흔들림을 상쇄시켜 몸의 중심을 안정적으로 유지할 수 있으며 만약 팔을 움직이지 않고 걸으면 상체가 좌우로 크게 흔들려 불안정해집니다.또한 에너지 효율성과도 관련이 있는데요, 연구에 따르면 팔을 흔드는 것이 오히려 에너지 소모를 줄여주는데요, 다리가 앞으로 나갈 때 반대쪽 팔이 함께 움직이면, 몸 전체의 회전 모멘트를 줄여주어 불필요한 근육 사용을 최소화합니다. 즉, 같은 거리를 걸어도 팔을 흔들면 덜 피곤하고 효율적으로 움직일 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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에틸렌이 과일의 성숙을 촉진하는 분자적 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 과일의 후숙 과정은 대표적인 식물 호르몬 에틸렌(C₂H₄) 의 작용으로 조절됩니다. 에틸렌은 식물세포에서 합성되어 기체 상태로 확산하는 호르몬으로, 과일의 숙성을 스위치처럼 조절하는데요, 우선 과일 세포 내 소포체 막에 위치한 에틸렌 수용체(ETR1)가 에틸렌을 인식하며 에틸렌이 결합하면 수용체의 억제 기능이 풀리면서, 하위 신호전달 경로가 활성화됩니다. 이때 CTR1 단백질이 불활성화되며, EIN2 → EIN3/EIL 전사인자가 차례로 활성화되고 이 전사인자들은 숙성과 관련된 유전자들의 발현을 유도합니다. 성숙과 관련된 유전자들이 발현되면서 세포벽 분해 효소의 작용에 의해 과일이 부드러워지고, 색소 대사 효소로 인해 초록색에서 빨갛거나 노랗게 변화하게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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옥신이 식물의 굴광성에 어떤 역할을 하며, 세포 신장과 어떻게 연관되어 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 식물의 '굴광성'은 빛을 향해 줄기나 잎이 휘어지는 현상은 대표적인 호르몬 조절 반응인데, 이 과정에서 핵심 역할을 하는 것이 바로 옥신이라는 호르몬입니다.식물의 줄기 끝에 위치한 정단분열조직에서 빛을 감지하면, 옥신이 빛을 받은 쪽에서 반대쪽으로 이동하는데요 그 결과, 빛을 받지 않은 측에 옥신이 더 많이 축적됩니다. 옥신은 세포벽에 작용하여 세포 신장을 유도하는데요, 세포막에 있는 H⁺-펌프를 활성화시키고 H⁺가 세포벽으로 많이 방출되어 세포벽이 산성화되며, 낮아진 pH가 익스팬신 같은 단백질을 활성화시켜, 셀룰로오스 섬유 사이의 결합을 느슨하게 하여, 세포 내부의 삼투압에 의해 물이 유입되면서, 세포가 늘어나고 길이가 커지는 것입니다. 결국 빛 반대쪽의 세포들이 더 많이 신장하기 때문에, 줄기는 한쪽으로 휘어져 결국 빛을 향하게 되며 옥신의 불균등 분포 → 세포 신장의 불균등 → 줄기의 굴곡 → 빛 쪽으로 향함 이라는 과정을 거쳐서 굴광성이 나타납니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.30
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오비탈의 양자수는 각각 어떤 물리적 의미를 가지며, 원자 내 전자의 상태를 어떻게 규정하나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 '오비탈'이란 원자 내에서 전자가 존재할 수 있는 공간을 의미합니다. 원자 내에서 전자의 상태는 양자수 네 가지로 규정되며, 각각은 전자가 어떤 에너지 상태와 공간적 분포를 가지는지를 나타내는 물리적 의미를 담고 있는데요, 우선 주양자수는 전자의 에너지 준위와 전자 껍질을 결정하는 양자수입니다. 값이 클수록 전자가 핵으로부터 멀리 존재하며, 평균적인 전자 껍질의 크기가 커지고 에너지도 증가합니다. 다음으로 부양자수는 전자의 오비탈 형태(모양) 와 부분 껍질을 결정합니다. 자기양자수는 주어진 오비탈이 공간에서 어떤 방향성을 가지는지 나타내며, 마지막으로 스핀양자수는 전자가 가진 내부 고유 각운동량 방향을 나타내는 값이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.30
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인체의 장기중에 간은 잘라내면 재생하는가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 인체의 여러 장기 중 간은 특별히 뛰어난 재생 능력을 가진 장기로 알려져 있는데요, 일반적으로 세포나 조직이 손상되면 상처가 흉터로 남는 경우가 많은데, 간은 다릅니다. 간세포는 분열을 통해 새로운 세포를 만들어 손상된 부분을 대체할 수 있기 때문에, 일정 부분을 잘라내더라도 다시 원래 크기와 기능을 회복할 수 있습니다. 예를 들어, 간 절제술을 통해 간의 절반가량을 제거하더라도 남은 간 조직이 증식하여 몇 달 안에 거의 원래 크기에 가까워지는데요 실제로 간 이식 수술에서도, 기증자가 간의 일부를 잘라 내주면 남은 간이 재생하고, 이식받은 환자의 몸 안에서도 새 간이 자라나 기능을 회복하게 됩니다.하지만 간이 무한히 재생될 수 있는 것은 아닙니다. 간세포가 재생하려면 간 조직의 기본 구조인 혈관망과 담관 구조가 어느 정도 유지되어야 하고, 심각한 간경변이 진행된 상태에서는 재생 능력이 크게 떨어지는데요, 따라서 건강한 간에서는 재생이 잘 일어나지만, 만성 질환으로 손상된 간에서는 재생 능력이 제한적입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.30
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해달이 우리나라 바다에서도 발견된 적이 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 해달이 우리나라 바다에서 원래 상주했다는 확실한 기록은 없지만 다만 유사한 종류의 수달은 우리나라 하천 및 연안에 살고 있으며, 과거엔 더 넓은 분포를 가졌던 것으로 보입니다.말씀해주신 것과 같이 해달은 북태평양 연안, 특히 북미와 러시아 극동 연안, 알래스카, 캘리포니아 해안과 일본 북부 해안 등에서 주로 발견되는데요, 이들은 해양 생태계에 강하게 의존하며, 바다 표층·암초 주변·해초 숲 지역 등에서 먹이를 찾고 생활하며, 해달의 역사적 사냥 등 인간의 영향으로 개체 수가 크게 줄었고, 일부 지역에서 복원 노력이 이루어지고 있습니다. 따라서 해달의 기본 서식 범위는 얼음 근처 연안 바다 또는 북태평양 연안 지역이 중심입니다.반면에 우리나라에는 해달이 아니라 유라시아수달이 존재하는데요, 이 수달은 담수 및 연안 하천, 연안 습지 등에서 서식할 수 있으며, 해양에 완전 적응한 해달과는 생태적 요구 조건이 다릅니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.30
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